PRACTICO III

VISUALIZACIÓN TRIDIMENSIONAL DE LA QUÍMICA ORGÁNICA:
Hibridación, enlace de hidrógeno, análisis conformacional

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EJERCICIO 1:

a) Visualice la obtención del carbono híbrido sp³ y la representación tridimensional de etano:

Hibridación de 3 orbitales y 1 orbital s para dar...

... un C con sus 4 orbitales híbridos sp³

Animación extraída de "Chemistry in Motion" © Whitesell-Hase

Distintas representaciones tridimensionales del Etano

ESFERAS Y CILINDROS

RADIOS DE VAN DER WAALS

CILINDROS

ESFERAS, CILINDROS Y PUNTEADO

 


b) Visualice la obtención del carbono híbrido sp², el solapamiento de orbitales p, el enlace π y un triple enlace:

carbono híbrido sp²

Animación extraída de "Chemistry in Motion" © Whitesell-Hase

Formación de un enlace π por solapamiento de orbitales p

Formación de dos enlaces π por solapamiento de orbitales p


c) Visualice la representación tridimensional de un carbocatión alílico. Compare con el ejercicio 6b) del práctico II.

carbocatión alílico

Coloque el puntero sobre la figura para visualizar el solapamiento de orbitales p que da lugar a la deslocalización de la carga

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EJERCICIO 2: (a realizarse en HYPERCHEM©)

Para los siguientes compuestos:

(I) 5-Hexen-1-ino
(II) 3-Hexen-1-ino

...que lucirán de la siguiente manera una vez haya hecho lo siguiente:

    1. Abra el programa Hyperchem ® pulsando el ícono
    2. Dentro del programa, hacer doble clic en el ícono de la barra de íconos, que desplegará la Tabla Periódica. Seleccionar el elemento C.
    3. Dibujar el esqueleto carbonado de la molécula, con dicha herramienta (el cursor tendrá la forma ), manteniendo presionado el botón izquierdo del ratón y arrastrándolo cierta distancia. Para convertir un enlace en doble o triple, hacer clic sobre dicho enlace, 1 o 2 veces respectivamente. Ante cualquier error puede borrarse el átomo o el enlace deseado con la misma herramienta pero pulsando el botón derecho del ratón.
    4. Una vez que la molécula esté dibujada en la pantalla (verificar que tiene 6 C y 8 H: ir en el menú principal a "Display" > "Labels" > "Symbol" > "OK")
    5. Hacer doble clic en el botón para "optimizar" la geometría espacial de la molécula.
    6. Las medidas se realizan con la misma herramienta, (el cursor tendrá la forma )posándose sobre el enlace a medir. En la barra inferior aparecerá la distancia expresada en Å...

Analice las siguientes distancias de enlace:

H-C1
C1-C2
C2-C3
C3-C4
C5-C6
H-C4
H-C6
(I)
?
?
?
?
?
?
?
(II)
?
?
?
?
?
?
?

a) Para el compuesto (I) explique la diferencia de distancia entre H-C1, H-C4 y H-C6.

b) Explique la diferencia en la distancia C2-C3 entre ambos compuestos.


Si desea repetir las medidas puede hacerlo con los modelos siguientes (obtenidos de Hyperchem®). Rote los modelos para leer correctamente las distancias. Podrá encontrar pequeñas diferencias con el ejercicio realizado en clase, pero en términos generales las tendencias se mantienen, y podrá sacar las mismas conclusiones.

5-hexen-1-ino

MEDIDAS DE ENLACE (Å)

H-C1 H-C4 H-C6

C1-C2 C2-C3 C3-C4 C5-C6

3-hexen-1-ino

MEDIDAS DE ENLACE (Å)

H-C1 H-C4 H-C6

C1-C2 C2-C3 C3-C4 C5-C6

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EJERCICIO 3: a) Proponga los enlaces de hidrógeno que establecen los siguientes compuestos con agua: i) metilamina; ii) tetrahidrofurano.
b) Visualice dichos enlaces de hidrógeno.

METILAMINA

Metilamina - 1ª Esfera de Solvatación
Enlaces de Hidrógeno - 1ª Esfera de Solvatación
Representación con Radios de VDW
Metilamina - 1ª y 2ª Esfera de Solvatación
Representación con Radios de VDW

?

TETRAHIDROFURANO (THF)

Tetrahidrofurano - 1ª Esfera de Solvatación
Enlaces de Hidrógeno - 1ª Esfera de Solvatación
Representación con Radios de VDW
Tetrahidrofurano - 1a y 2a Esfera de Solvatación
Representación con Radios de VDW

?

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EJERCICIO 4:

Visualice el estudio conformacional para etano y butano:

Perfil conformacional del Etano

 

Perfil conformacional del Butano

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EJERCICIO 5:

Formule todos los isómeros posibles de fórmula: C4H10, C4H9Br y C3H6O2.

C4H10

CADENA ?

POSICIÓN ?

FUNCIÓN ?

C4H10

CADENA ?

POSICIÓN ?

FUNCIÓN ?

C4H9Br

CADENA ?

POSICIÓN ?

FUNCIÓN ?

C4H9Br

CADENA ?

POSICIÓN ?

FUNCIÓN ?

C3H6O2

CADENA ?

POSICIÓN ?

FUNCIÓN ?

C3H6O2

CADENA ?

POSICIÓN ?

FUNCIÓN ?

Clasifique los isómeros en: isómeros de cadena, isómeros de posición e isómeros de función.

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EJERCICIO 6:

Dado 2-Cloro-3-metilbutano, formúlelo en forma caballete y en proyección de Newman.

a) Visualice todos los confórmeros que resultan de variar el ángulo diedro Cl-C2-C3-H entre 0º y 360º con incrementos de 60º.

b) Prediga cual es el confórmero más estable.

Propiedades conformacionales calculadas a nivel de Mecánica Molecular (MMFF94) con el programa Spartan '04, Wavefunction Inc., Irvine, CA.

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EJERCICIO 7:

 

a) Analice los confórmeros de ciclohexano.

CONFORMERO SILLA

Sustituyentes Axiales
Sustituyentes Ecuatoriales

CONFORMERO BOTE

Sustituyentes 1,4-pseudodiaxiales

CONVERSIÓN SILLA-BOTE-SILLA

 

b) Identifique las interacciones desfavorables 1,3-diaxiales en el confórmero silla y las 1,4-pseudoaxiales en el confórmero bote.

CONFORMERO SILLA

Interacciones 1,3-diaxiales

CONFORMERO BOTE

Interacciones 1,4-pseudodiaxiales

 

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EJERCICIO 8:

a) Represente el confórmero silla axial y ecuatorial de t-Butilciclohexano.
b) Indique el confórmero más estable.

Confórmero ecuatorial
Confórmero axial

Marcar sustituyente:

Volumen molecular: SI NO

Marcar sustituyente:

Volumen molecular: SI NO

?

¿Cómo logra minimizar la repulsión señalada el t-butilciclohexano axial?

¿Qué consecuencia trae aparejada este hecho?

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